Nano Lett.：一種新型核殼結構材料用于NIR-II區協同光熱化學治療

【研究背景】

傳統的腫瘤治療方法存在諸多缺陷，因此現在聯合治療已受到廣泛關注，它將化療和光熱療法等不同的治療方式整合到一個平臺上，以提高癌癥治療效果和降低細胞毒性。近年來，NIR-II激光誘導PTT因其具有更有效的組織穿透性和更大的最大值等優點，顯示出較好的腫瘤治療效果。金納米粒子（AuNPs）作為一種貴金屬材料，由于其優異的物理化學性質、良好的生物相容性和強的局域表面等離子體共振（LSPR）特性而受到廣泛關注。通過改變形態、大小和形狀可見于近紅外區域（650-1100nm）。通常，這些AuNPs用于近紅外-I窗口，但很少關注AuNPs作為近紅外-II生物窗口PTAs的應用。

【成果簡介】

近日，中科院長春應化所程子泳研究員與林君研究員共同以星形金（Au-star）納米顆粒為第二近紅外（NIR-II）光熱卵黃，以可生物降解的晶體沸石亞咪唑酸鹽晶體骨架-8（ZIF-8）為殼層，成功構建了一種新型的刺激響應多功能YSNs。在該平臺上，將化療藥物鹽酸阿霉素（DOX）包埋在腫瘤微環境中，顯示了ZIF-8在微環境中降解過程中的控釋行為。在1064 nm（NIR-II窗口）激光照射下，星形納米金@ZIF-8（Au@MOF）具有優異的光熱效應和促進藥物釋放的協同抗癌效應。此外，強烈的近紅外區域吸收賦予了近紅外熱成像和光聲（PA）成像的Au@MOF特性。這項工作有助于設計一種刺激響應的“一體式”納米載體，實現雙峰成像診斷和化學光熱協同治療。該文章近日以題為“Yolk?Shell Structured Au Nanostar@Metal?Organic Framework for Synergistic Chemo-photothermal Therapy in the Second NearInfrared Window”發表在知名期刊Nano Letters上。

【圖文導讀】

圖一、材料制備及作用過程示意圖

Au@MOF-DOX的制備流程、IR/PAI成像效應和協同腫瘤治療示意圖。

圖二、Au@MOF納米材料的表征

（A-C）星形納米Au、Au@MOF、核殼結構Au@MOF的TEM圖像。（D-E）Au@MOF、核殼結構Au@MOF的SEM圖像。

（F-H）Au@MOF的EDS元素mapping圖。

圖三、Au@MOF的光熱性能

（A）808 nm光照下，Au@MOF的光熱穩定性測試。

（B）808 nm光照下，不同濃度Au@MOF的光熱性能。

（C）808 nm光照下，不同功率下Au@MOF的光熱性能。

（D）1064 nm光照下，Au@MOF的光熱穩定性測試。

（E）1064 nm光照下，不同濃度Au@MOF的光熱性能。

（F）1064 nm光照下，不同功率下Au@MOF的光熱性能。

圖四、體外抗腫瘤實驗及體內光熱成像實驗

（A）在有或無1064 nm激光引發DOX釋放的情況下，Hela細胞與Au@MOF-DOX長孵育的CLSM圖像。

（B）在不同金濃度（0.0313、0.0625、0.125、0.25、0.5和1.0mg·ml^-1）下，用Au@MOF孵育L929細胞24 h和48 h細胞毒性。

（C）分別與DOX、Au@MOF和Au@MOF-DOX在1064nm激光和無1064nm激光作用下孵育Hela細胞后的存活率。

（D）0.8w·cm^-2 1064 nm激光照射純水和Au@MOF溶液5min的紅外熱像圖。

（E）不同時間間隔（e）靜脈注射Au@MOF后Au在小鼠腫瘤及主要臟器中的生物分布。

（F）0.8w·cm^-2 1064 nm激光激活PBS或Au@MOF靜注H22荷瘤小鼠5min的體內紅外熱像圖。

（G）不同時間點靜脈注射Au@MOF的balb/c裸鼠體內PAI圖像。

圖五、Au@MOF-DOX體內抗腫瘤效果

（A）不同組荷瘤小鼠的體重變化。

（B）不同組荷瘤小鼠的腫瘤體積變化。

（C）荷瘤小鼠經不同處理后的代表性照片。

（D）各組腫瘤切片H&E染色圖像。

（E）Au@MOF-DOX近紅外照射后，PBS處理后的小鼠主要臟器H&E染色切片。

【結論展望】

綜上所述，作者成功制備了新型核殼Au@MOF納米載體，該載體具有高的抗癌藥物遞送能力、pH敏感性藥物釋放、優越的NIR-II反應光熱轉換能力以及良好的生物相容性。與NIR-I激光相比，NIR-II激光可以實現更深的組織穿透和更高的時空分辨率。在1064 nm激光照射下，核殼Au@MOF的光熱轉化效率明顯高于NIR-I。此外，聯合化療光熱療法在抑制腫瘤生長方面具有顯著的協同效應。同時，紅外/PAI成像在影像引導下的監測和治療中顯示出其優越性。此外，本研究為構建基于MOF的核殼納米載體提供了一種可行的方法，可用于藥物遞送和其他可能的應用。

文獻鏈接：Yolk?Shell Structured Au Nanostar@Metal?Organic Framework for Synergistic Chemo-photothermal Therapy in the Second NearInfrared Window (Nano Letters 2019, DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01716)

本文由大兵哥供稿。

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